高纯度乌苯美司的生产工艺

2020-06-15舒理建黄成军何天强赵立峰金中军

化工管理 2020年14期

关键词：结构式赖氨酸纯度

舒理建黄成军何天强赵立峰金中军

（浙江普洛康裕制药有限公司，浙江东阳322118）

0 引言

乌苯美司是日本东京微生物化学研究所学者从发酵液中发现的肽类化合物。本品多年以来一直用于肿瘤患者的化学治疗和放射性治疗的辅助作用剂。也用于老年性免疫性功能缺陷治疗的辅助药物。结构式见图1。

图1 乌苯美司结构

迄今为止数十年来一共有七条合成路线被公开。不过仅有一条路线可真正应用于工业化的大规模生产。

乌苯美司的化学结构相当复杂，它含有一个手性肽键，这个肽键对于酸和碱都非常敏感，并且在中高温下相当不稳定，容易发生消旋。此外，它拥有三个手性中心，因此可能存在八个光学异构体。所以，在合成制备过程中，抑制并消除并存的光学异构杂质，生产出高纯度的产品是具有高度挑战性的工作。

目前采用的生产路线是基于日本科学家发表的方法[1]。这条路线由两部分组成，一是由11步反应组成的主干路线，二是用于其中第九步和第十步反应侧链试剂的制备的5步反应，共计16步反应。乌苯美司的合成路线见图2。

图2 乌苯美司的合成路线

在第四步的缩合反应中，只要严格控制反应条件，只会生成一对苏式外消旋混合物（7a）和（7b），可以避免生成对应的赤式异构体（13）和（14）。它们的结构式见图3。

图3 （7a）和（7b）和（13）和（14）的结构

但是在第六步拆分反应中采用了较为昂贵的左旋苯乙胺作为拆分试剂，其生成的两种非对映异构复合物的溶解度差别不大，导致了有5%左右的非对映异构体复盐（8-b）夹杂在所需的（8-a）中。虽经过纯化，但仍会带入下步反应中，最终混入乌苯美司。（8-b）结构式见图4。

图4 （8-b）的结构

在原生产工艺的第十步肽键形成反应中采用了DCC-HOBt作为键合的辅助试剂。这两者的组合虽然远优于单独采用DCC 作为辅剂，可以把单独使用DCC 时造成的外消旋化从5～30%降低到2～4%，但是，对于高光学纯度的乌苯美司的质量标准还是常常不能符合。因为有时会发现在乌苯美司成品中会夹杂有总量为2%左右的下列三个异构体杂质：

图5 （1-b）、（1-c）及（1-d）的结构

此外，DCC有一个缺点。它在反应中吸收一份子的水之后生成了二环己基脲（DCU），见图6。这是一个不易溶解于水和大多数有机溶剂的化合物。要把它彻底除尽是十分困难的事。如果残留下去必定影响化学纯度。

图6 以DCC为原料合成DCU

为了保证稳定可靠地大规模生产乌苯美司，笔者课题组对原工艺进行有效的改进。

1 方法

1.1 方法改进

首先，采用天然的赖氨酸作为第六步的拆分剂，以期利用其经济性，进一步降低原材料成本，并充分利用其水溶性，充分除去少量残留的拆分剂。

图7 以（7）为原料合成（15）

其次，采用了EDCI和HOAt联合体系代替DCC-HOBt。

EDCI是盐酸盐，可以用在水中进行肽键形成反应。反应结束之后的脲由于分子中存在碱性叔胺氮原子还是盐酸盐形式，可以继续溶解于水中，便于除尽，不会残留在中间体中。EDCI结构式见图8。

图8 EDCI的结构

HOAt是新颖的键合催合试剂[2]，其参与的肽键形成反应几乎不生成对应的外消旋异构体，即可以保证本工艺中第十步肽键形成反应中应用的L-亮氨酸苄酯不发生消旋。HOAt结构式见图9。

图9 HOAt的结构

图10 以（11）为原料合成（12）

1.2 仪器和试剂

RW20 悬臂搅拌器(德国IKA 公司)；N-1100 旋转蒸发仪(EYELA 公司)；WRR 熔点仪(上海精科实业有限公司)；IP-di⁃gi300 自动旋光仪(上海仪迈仪器科技有限公司)；Agilent 1260高效液相色谱仪（紫外检测器，美国Agilent公司）。

合成反应用试剂均为工业级，HPLC用试剂为色谱级。

1.3 乌苯美司手性HPLC测试条件

乌苯美司手性化合物：CHIRALPAK AD-3 色谱柱(4.6×250 mm,3 μm)，流动相为正庚烷-乙醇-异丙醇-TFA-DEA(88：6：6：0.1：0.1)，流速0.9 mL/min，检测波长220 nm，柱温35 ℃。

1.4 实验步骤

（1）（2S,3R）-3-乙酰氨基-2-羟基-4-苯基丁酸L-赖氨酸盐（15）的制备化合物（7）的苏式外消旋10.0 g（42.1 mmol）和L-赖氨酸6.16 g（42.1 mmol）溶解在95%乙醇（200 ml）和乙腈（50 ml）的混合溶剂体系中，加热至60～65 ℃，搅拌30 min 后再冷却到10～15 ℃，然后继续缓慢搅拌3 h。沉淀的固体物被过滤收集后再转移到乙酸异丙酯（50 ml），室温搅拌24 h。过滤收集白色固体，再在无水乙醇（60 ml）重结晶一次，收集的白色粉末状结晶在真空中加热干燥，得到6.1 g 化合物15，收率37.7%。[α]=+33.2°(C=1，C2H5OH)。m.p.130～131 ℃。

（2）苄基N-[（2S,3R）-3-苄氧甲酰胺基-2-羟基-4-苯基丁酰]-L-亮氨酸（12）的制备在-15 ℃，向步骤（9）得到的10.0 g化合物（11）（30.0 mmol）的四氢呋喃溶液中，滴加13.2 g L-亮氨酸苄酯的对甲苯磺酸盐（33.0 mmol）和3.54 g HOAt（26.0 mmol）的四氢呋喃溶液，10 min 滴加完毕，然后在相同的温度下加入3.35 g 三乙胺（33.0 mmol）和6.9 g EDCI（36.0 mmol），反应混合液在-20～-10 ℃下缓慢搅拌8～10 h。反应混合液浓缩至干后，加入二氯甲烷（200 ml）溶解，再用0.5 N 的盐酸溶液洗涤一次，水洗涤两次，然后无水硫酸钠干燥。抽滤，滤液浓干后，加入甲基叔丁基醚（150 ml），搅拌2 h。将析出的晶体过滤，收集。在真空烘箱中，氮气流下，30～35 ℃干燥，最后得到15.2 g 化合物（12），收率为94.5%。经检测，得到的化合物（12），m.p. 122～123 ℃，[α]=+15.3°(C=1，AcOH)，ee%=99.7%。

2 结果与讨论

与以前的方法相比，本研究在以下方面做了改进：①以赖氨酸替代左旋苯乙胺为拆分剂。赖氨酸是一个碱性的天然氨基酸，价廉且易溶于水，便于拆分之后洗涤除尽，不会残留在中间体中；由于价廉不必如同左旋苯乙胺必须加以回收套用。②以EDCI-HOAt体系代替DCC-HOBt进行缩合，利用该体系更高的活性，进一步减少了消旋产物的比例。通过改进，可以保证每批获得高光学纯度的乌苯美司，三个光学异构杂质的总量降到0.4%，也未检测到DCU存在于乌苯美司成品中，光学纯度和化学纯度均可达到99.7%以上。